傳感器在汽車電子控制系統中的應用

杜坤潔

摘要：隨著社會的進步，汽車在人們的日常生活中應用的越來越廣泛。如何做到準確的對汽車故障進行分析診斷，找出故障的問題所在，并最終為解決問題提供方便，對汽車使用者來說具有重要意義。由于汽車在人們的日常生活成了不可或缺的重要交通工具和運輸工具。主要表現在日常出行，物流運輸等等。現代汽車的構成部分――電子機械一體化，使汽車的技術有了質的提高，同時也催生了電子傳感技術控制在汽車檢測工業中的應用研究和推廣。隨著汽車工業與電子工業的不斷發展，汽車傳感器將成為汽車電子產品市場中最有需求力的產品。

關鍵詞：汽車檢測；電子傳感器；應用；探索

一、汽車發動機控制用傳感器

1.溫度傳感器

汽車用溫度傳感器主要用于檢測發動機溫度、吸入氣體溫度、冷卻溫度、燃油溫度、機油溫度以及催化溫度等。溫度傳感器有熱敏電阻式、線繞電阻式和熱電偶電阻式三種主要類型。這三種類型傳感器各有特點，其應用場合也略有區別。熱敏電阻式溫度傳感器靈敏度高、響應特性較好，但線性差、適應溫度較低；線繞電阻式溫度傳感器的精度高，但響應特性差；熱偶電阻式溫度傳感器的精度高，靈敏度高，響應特性較好，但線性差，測量溫度范圍寬，需要配合放大器和冷端處理一起使用。

2.壓力傳感器

是汽車中用得最多的傳感器，主要檢測進氣歧管絕對壓力、氣囊貯氣壓力、傳動系統流體壓力、注入燃料壓力、發動機油壓力、制動器油壓力、輪胎壓力、空氣過濾系統的流體壓力等。車用壓力傳感器目前已有若干種，應用較多的有電容式、壓敏電阻式、差動變壓器式、聲表面波式。電容式壓力傳感器主要用于檢測負壓、液壓、氣壓，測量范圍為20kPa～100kPa，具有輸入能量高，動態響應特性好、環境適應性好等特點；壓敏電阻式壓力傳感器的性能則受溫度影響較大，需要另設溫度補償電路，但適應于大批量生產；差動變壓器式壓力傳感器有較大的輸出，易于數字輸出，但抗干擾性差；聲表面波式壓力傳感器具有體積小、質量輕、功耗低、可靠性高、靈敏度高、分辨力高、數字輸出等特點，能在高溫下穩定地工作，常用于汽車吸氣閥壓力檢測，是一種較為理想的傳感器。

3.流量傳感器

主要用于發動機空氣流量和燃料流量的測量，多為空氣流量傳感器。進氣量是燃油噴射量計算的基本參數之一，其主要功能表現在感知并檢測發動機的空氣流量大小，并轉換成電信號傳輸給發動機的電子控制單元，從而控制噴油器的噴油量，以得到較準確的空燃比。實際應用的有卡門旋渦式、葉片式、熱線式。卡門式無可動部件、反應靈敏、精度較高；熱線式易受吸入氣體脈動影響，且易斷絲；燃料流量傳感器用于判定燃油消耗量，主要有水車式、球循環式。

4.位置和轉速傳感器

汽車使用的位置和轉速傳感器主要用于檢測發動機曲軸轉角、發動機轉速、節氣門的開度、車速等。在使用過程中有敏感車輪旋轉的、也有敏感動力傳動軸轉動的，還有敏感差速從動軸轉動的，其目的是為點火時刻和噴油時刻提供參考點信號，同時，提供發動機轉速信號。目前，曲軸位置與轉速傳感器主要有交流發電機式、磁阻式、霍爾效應式、簧片開關式、光學式、半導體磁性晶體管式等，其測量范圍為0°～360°，精度優于±0.5°，測彎曲角達±1°。

5.氣體濃度傳感器

氣體濃度傳感器主要用于檢測車體內氣體和廢氣排放。其中，最主要的是氧傳感器。它被安裝在排氣管內，測量排氣管中的含氧量，確定發動機的實際空燃比與理論值的偏差，向微機控制裝置發出反饋信號，調節可燃混合氣的濃度，使空燃比接近于理論值，從而提高經濟性，降低排氣污染。實際應用的是氧化鋯和氧化鈦傳感器。

6.爆震傳感器

爆震傳感器是一種振動加速度傳感器，其特點表現在結構牢固、緊湊、測量靈敏感度高等。爆震傳感器用于檢測發動機的振動，通過調整點火提前角控制和避免發動機發生爆震。使用時將此類傳感器安裝在發動機氣缸上，可裝一只或多只。傳感器的敏感元件為壓電晶體，或磁致伸縮式或壓電式。磁致伸縮式爆震傳感器的使用溫度為-40℃～125℃，頻率范圍為5kHz～10kHz；壓電式爆震傳感器在中心頻率5.417kHZ處，其靈敏度可達200mV/gn，在振幅為0.1～10gn范圍內具有良好線性度。為了最大限度地發揮發動機功率而不產生爆燃，點火提前角應控制在爆燃產生的臨界值，當發動機爆震時，發動機振動通過傳感器內的質塊傳遞到晶體上。壓電晶體由于受質塊振動產生的壓力，在兩個極面上產生電壓，把振動轉化為電壓信號輸出，并傳給電子控制單元。檢測爆震有檢測氣缸壓力、發動機機體振動和燃燒噪聲等三種方法。

7.節氣門位置傳感器

節氣門位置傳感器安裝在節氣門上，其功能是將發動機節氣門的開度信號轉變成電信號，并傳遞給電子控制單元，用以感知發動機的負荷大小和加減速工況。最常用的是可變電阻式節氣門位置傳感器。該傳感器是一種典型的節氣門傳感器，主要由一個線形變位器和一個怠速觸點兩部分組成。電阻變位器用陶瓷薄膜電阻制成，滑動觸點用復位彈簧控制，與節氣門同軸轉動。工作時，線形變位器的觸點在電阻體上滑動，根據變化的電阻值，可以測得與節氣門開度成正比的線性輸出電壓信號。根據輸出電壓值，電子控制單元可獲知節氣門的開度和開度變化率，從而精確判斷發動機的運行工況，提高控制精度和效果。怠速信號滑動觸點是常開觸點，只有在節氣門全閉時才閉合，產生怠速觸點信號，主要用于怠速控制、斷油控制及點火提前角的修正。

二、底盤控制用傳感器

1.變速器控制傳感器

多用于電控自動變速器的控制。它是根據車速傳感器、加速度傳感器、發動機負荷傳感器、發動機轉速傳感器、水溫傳感器、油溫傳感器檢測所獲得的信息經處理使電控裝置控制換檔點和液力變矩器鎖止，實現最大動力和最大燃油經濟性。

2.懸架系統控制傳感器

主要有車速傳感器、節氣門開度傳感器、加速度傳感器、車身高度傳感器、方向向盤轉角傳感器等。根據檢測到的信息自動調整車高，抑制車輛姿勢的變化等，實現對車輛舒適性、操縱穩定性和行車穩定性的控制。

3.動力轉向系統傳感器

它是根據車速傳感器、發動機轉速傳感器、轉矩傳感器、油壓傳感器等使動力轉向電控系統實現轉向操縱輕便，提高響應特性，減少發動機損耗，增大輸出功率，節省燃油等。

4.胎壓監測傳感器

胎壓監測系統是在每一個輪框內安裝微型壓力傳感器來測量輪胎的氣壓，并通過無線發射器將信息傳到駕駛前方的監視器上。輪胎壓力太低時，系統會自動發出警報，提醒駕駛員及時處理。這樣不但可以確保汽車在行駛中的安全，還能保護胎面，延長輪胎使用壽命并達到省油的目的。

三、車身控制用傳感器

車身控制用傳感器的主要目的是提高汽車安全性、可靠性和舒適性。此類傳感器有應用于自動空調系統中的多種溫度傳感器、濕度傳感器、風量傳感器、日照傳感器等；應用于安全氣囊系統中的加速度傳感器；應用于門鎖控制中的車速傳感器；應用于亮度自控中的光傳感器；應用于倒車控制中的超聲波傳感器或激光傳感器；應用于保持車距的距離傳感器；應用于消除駕駛員盲區的圖像傳感器；應用于死角報警系統中超聲波傳感器、圖像傳感器等。由于其工作條件不象發動機和底盤那么惡劣，一般工業用傳感器稍加改進就可以應用。

四、總結

隨著汽車工業與電子工業的不斷發展，現代汽車上傳感器作為不可缺少的配件，已成為汽車電子產品市場中最有需求力的產品。有人說“沒有傳感器技術就沒有現代汽車”。汽車電子化程度越發達、自動化程度越高，對傳感器依賴性就越大，也因此將為汽車用戶提供更好的性能和更高的安全性。

參考文獻：

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